Танталовые листы в Екатеринбурге

Танталовый лист

Танталовый лист – это металлопрокатная продукция с прямоугольным поперечным сечением. Более чем на 90% изделие состоит из тантала. Этот тугоплавкий, тяжёлый, темно – серый металл, который был открыт Андерсом Г. Экебергом в 1802 году. Выделение чистого тантала случилось только в 1903 году. Сегодня основной источник добычи тантала – танталит, колумбит и эвксений, залежи которых разрабатываются в Австралии, Канаде, Мозамбике, Таиланде и Бразилии. Ещё одним источником добычи тантала является гранит и карбонит. Крупнейшие переработчики тантала – США и Германия.

Свойства листового тантала

Доля содержания тантала в земной коре 0,0002%, что делает его редкоземельным элементом. Одним из основных свойств является высокая устойчивость к агрессивным средам. Тантал абсолютно не восприимчив к воздействию 70% азотной кислоты. На поверхности и в глубоких слоях листа не вызывают коррозийных изменений и компоненты серной кислоты при нагреве до 150 °С. Возможность использования тантала в экстремальных условиях даёт его высокая температура плавления (3290 К) и кипения (5731 К). Но температура ниже - 196°С делает металл хрупким.

Настоящая уникальность таких изделий из тантала состоит в сочетании его одновременной пластичности и твёрдости. При помощи первой лист поддаётся лёгкой обработке и получению нужных форм и габаритов (раскатка танталовых листов толщиной до 1 мкм). Такая пластичность металла свойственна только золоту. Твёрдость обеспечивается плотностью в 16700 кг/куб. м, что значительно выше, чем у меди и железа.

Маркировка и производство танталового листа

Содержание примесей определяет марку листов из тантала и регламентируется ГОСТ 18 904. 6 – 89. Производят такие прокатные изделия из тантала высокой чистоты, массовая доля которого в них составляет 99 – 99,9%. Остальная часть – это примеси ниобия, титана, алюминия или кобальта. Танталовые листы марки ТВЧ содержат Nb – 0,25%,Ti – 0,001%, W – 0,015%, Si – 0,003%. В состав листов с маркировкой ТВЧ – 1 входят Nb – 0,5%,Ti – 0,003%, W – 0,1%, Si – 0,006%.

Сложность производства состоит в необходимости отделения тантала от ниобия, с которым они неразлучны в добываемой руде. Для этого применяется карботермический метод, электролиз, термическое восстановление из фторидов. Танталовый лист получают в результате горячей или холодной катки полуфабрикатных штабиков весом от 7 до 50 кг, получаемых способом порошковой металлургии или в результате литья. Данный прокат не обжигают.

Стандартная форма выпуска – лист толщиной от 0,25 мм до 10 мм, шириной 500 – 800 мм. Такая продукция может быть мерной и немерной длины, кратной и некратной 100. Изделия достаточно большой толщины получают прокаткой с процентом обжатия от 30 до 60%, при комнатной температуре. Для тонколистного металлопроката она составляет 90 - 95%. Чтобы обеспечить небольшую толщину, дополнительно приходится применять плоскую ковку при температуре 1100 - 1500°С. Снять окалину помогает химическое травление. Листы поддаются любому виду соединения (сварке, пайке, соединение клепанием).

Применение листов из тантала

Производство проката из тантала началось только в годы Второй Мировой войны. Танталовые листы обладают уникальными свойствами и имеют широкое применение:

• Благодаря повышенной твёрдости, танталовые листы получили в производстве элементов кузова для самолётов и ракет. Из них делают носовую часть ракет, а также авиационные турбины
• Практически из-за отсутствия реакции на пары цезия, листы из этого металла используют при строительстве защиты от ядерных реакторов
• В химической промышленности танталовые листы нужны для производства оборудования с повышенной антикоррозийной защитой
• В металлургии с их помощью легируют сплавы, из которых в дальнейшем производят бурильное оборудование
• Ещё одна область применения танталового металлопроката – это элементы электровакуумной техники (аноды генераторных ламп, катоды накала). Материал может поглощать газы в 740 раз больше собственного объёма
• Отличная биосовместимость тантала позволяет использовать изделия из него в хирургии и травматологии (импланты и протезы). Особенно широко используется танталовый лист при восстановлении целостности костей черепа и конечностей. Также отсутствие процесса окисления у тантала не вызывает процесса отторжения имплантированных из него элементов
• В состав экранов рентгеновского аппарата также входит листвой тантал
• Из-за тугоплавкости танталовый лист служит тепловым экраном или нагревателем электрической печи
• Содержание тантала в «рубашке» снарядов, увеличивает их пробивную силу. Экстремальные условия использования военных средств связи, также требуют применения при производстве танталовых листов
• Изготовление сверхпроводников для вычислительной техники, дало танталу название «умного» металла. Оправдывает это название и свойство тантала к самостоятельному ремонту при небольших повреждениях, посредством образования оксидной плёнки
• Однородность структуры и идеально ровная поверхность обусловили присутствие танталовых листов в высокоточных сферах.